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1、第10 章 隧道与桥梁测量 n10.1 隧道测量概述n隧道施工中，为加快工程进度，n一般由隧道两端洞口进行相向开挖。n长大隧道施工时，还要在两洞口间增加平峒、斜井或竖 井，以增加掘进工作面，加快工程进度。n贯通隧道自两端洞口相向开挖，在洞内预定位置挖 通，隧道测量也称贯通测量。n隧道测量任务准确测设出洞口、井口、坑口的平面 位置和高程；隧道开挖时，测设隧道中线的方向和高程 ，指示掘进方向，保证隧道按要求的精度正确贯通；放 样洞室各细部的平面位置与高程，放样衬砌的位置等。 隧道测量示意图n隧道施工的掘进方向在贯通之前无法通视，n只能完全依据沿隧道中线布设的支导线来指导施 工。n因支导线无外部检核
2、条件，n隧道内光线暗淡，工作环境较差，n测量时极易产生疏忽或错误，n造成相向开挖隧道的方向偏离设计方向，n使隧道不能正确贯通，n后果是必须部分拆除已经做好的衬砌，n削帮后重新衬砌，或采取其它补救措施，n从而产生巨大的经济损失，并延误工期。n隧道测量时，应十分认真细致，n除按规范的要求严格检验与校正仪器外，n还应注意采取多种有效措施削弱误差，避免发生 错误。 n在洞内支导线测量中，因测量误差的积累，n使两个相向开挖的隧道中线不能准确衔接，n错位距离贯通误差，n分解为纵向贯通误差t；n横向贯通误差u ；n高程贯通误差h 。nt只影响隧道的长度，与工程质量的关系不大，n不考虑t时，n隧道贯通相遇于一
3、垂直于中线的平面贯通面，n规范只规定了贯通面上u 与h的限差。 n铁路测量技术规则规定n长度小于4km的铁路隧道，u 100mm，t 50mmn公路隧道勘测规程规定n长度小于3km的公路隧道，u 150mm，h70mmn3km6km的公路隧道，u200mm，u70mm。n隧道测量工作内容n洞外控制测量、洞内控制测量、n洞内中线测设和洞内构筑物放样等。 n10.2 洞外控制测量 n控制测量中误差n指由测量误差引起在贯通面上产生的贯通误差，n取上述容许误差的一半，n如3km公路隧道的横向中误差为75mm，n高程中误差为35mm。n贯通误差来源于洞外和洞内控制测量两个方面，n进行洞外控制测量精度设计
4、时，n应将贯通误差按误差传播定律n分解为洞外和洞内的横向误差和高程误差，n此过程称为贯通误差影响值的分配。n公路隧道勘测规程规定的贯通误差分配方案见表。 n(1) 洞外平面控制测量n任务测定各洞口控制点的相对位置，n做为引测进洞和测设洞内中线的依据。n要求洞外平面控制网应包括洞口控制点。n建立洞外平面控制的方法有：n敷设中线法、精密导线法、n三角锁法和GPS法等。n下面介绍精密导线法与GPS法。 n 精密导线法n在洞外沿隧道线形布设精密光电测距导线n来测定各洞口控制点的平面坐标。n导线采用正、副导线组成的若干个导线环构成控制网，n主导线沿两洞口联线方向敷设，须同时观测水平角边长n副导线只测水平
5、角，水平角观测宜用不低于DJ6级经纬仪 ，n GPS法n用GPS测定各洞口控制点的平面坐标，n控制点间可以互不通视，没有测量误差积累，n适合于特长隧道及通视条件较差的山岭隧道。n(2) 洞外高程控制测量n按测量设计中规定的精度要求，n施测隧道洞口附近水准点的高程。n包括隧道进出口、竖井口、斜井口和坑道口n作为高程引测进洞的依据。n一般采用三、四等水准测量，n当两洞口之间的距离大于1km时，n应在中间增设临时水准点。n隧道不长，高程控制测量等级在四等以下时，n也可采用光电测距三角高程测量的方法进行观测。n三角高程测量中，光电测距的最大边长不应超过600m，n每条边均应进行对向观测。n高差计算时，
6、应加入地球曲率改正。 n10.3 隧道施工测量n内容隧道正式开挖之前测设掘进方向；n开挖过程中，测设隧道中线和腰线，指示掘进方向；n隧道开挖到一定的距离后，进行洞内控制测量；n如要在隧道中间开挖竖井，还需进行竖井联系测量。 n(1) 隧道掘进方向的测设与标定n根据洞外控制点的坐标和路线交点JD的设计坐标，n算出进洞点处的隧道掘进夹角A，n按A定出AJD方向；n计算出进洞点B处的隧道掘进夹角B ，n按B定出BJD方向。 隧道掘进方向的测设与标定n将定出的掘进方向标定在地面上的方法n在掘进方向上埋设并标定出A1，A2 ，A3 ，A4桩，n在垂直于掘进方向埋设并标定出A5，A6 ，A7 ，A8桩，n
7、桩位埋设混凝土桩或石桩，n点位的选取应注意在施工过程中不被破坏和扰动，n测量进洞点A至A2，A3，A6，A7点的距离，n以便在施工过程中随时检查和恢复洞口点的位置。 n(2) 开挖施工测量n1) 隧道中线和腰线测设n逐步往洞内引测隧道中线和腰线。n中线控制掘进方向，n腰线控制掘进高程和坡度。n 中线测设n隧道每掘进20m左右测设一个中线桩，将中线向前延伸 。n中线桩可同时埋设在顶部和底部，n测设隧道曲线段中线桩时，因为洞内工作面狭小，n不可能使用切线支距法或偏角法测设中线桩，n一般使用逐点搬移测站的偏角法进行测设。n也可计算加桩点的坐标，用全站仪坐标放样。 逐点搬移测站的偏角法测设隧道曲线n
8、腰线测设n高程由洞口水准点引入，n随着隧道掘进的延伸，n每隔10m应在岩壁上设置一个临时水准点，n每隔50m设置一个固定水准点，n保证隧道顶部和底部按设计纵坡开挖和衬砌正确放样。n水准测量均应往返观测。n根据洞内水准点的高程，沿中线方向每隔5m10m，n在洞壁上高出隧道底设计地坪高1m的高度标定抄平线，n称为腰线。 n2) 掘进方向指示n使用带激光指向功能全站仪拓普康GPT-3000LNn激光经纬仪ET-02激光电子经纬仪n防爆型激光指向仪JZY-3来指示掘进方向。n光电跟踪靶安装在掘进机器上，n激光指向仪安置于工作点并调整好视准轴方向和坡度，n发射的激光束照射在光电跟踪靶上，n当掘进方向发生
9、偏差，n安装在掘进机上的光电跟踪靶输出偏差信号给掘进机，n掘进机通过液压控制系统自动纠偏，n使掘进机沿着激光束指引的方向和坡度正确掘进。 n3) 开挖断面放样n用盾构机掘进，n盾构机的钻头架是根据隧道断面专门设计的，n可以保证隧道断面在掘进时一次成形，n混凝土预制衬砌块的组装一般与掘进同步或交替进行，n所以，不需要测量人员放样断面。n用凿岩爆破法施工，n每爆破一次后，应将设计隧道断面放样到开挖面上，n以供施工人员安排炮眼，准备下一次爆破。n开挖断面的放样在中垂线和腰线的基础上进行，n包括两边倒墙和拱顶两部分的放样工作。n在设计图纸上一般都给出断面的宽度、拱脚n和拱顶的标高、拱曲线半径等数据。n
10、侧墙的放样是以中垂线为准，n向两边量取开挖宽度的一半，用红漆或白灰标出，n即是侧墙线。n拱形部分可根据计算或在AutoCAD上标注的尺寸n放出圆周上的1，2，3等点，然后连成圆弧。拱顶放样盾构机掘进n10.4 洞内控制测量n平面控制导线，高程控制水准。n目的是为隧道施工测量提供依据。n(1) 洞内导线测量n洞内导线是支导线，不可能一次测完，n每掘进一段距离后才可以增设一个新点。n布设一个新点就需要进行测量，n每掘进20m50m就应增设一个新点。n为防止错误和提高支导线的精度，n每埋设一个新点，n应从支导线的起点开始全面重复测量。n复测还可发现已建成的隧道是否存在变形，n点位是否被碰动过。n对于
11、直线隧道，一般只复测水平角。n长大隧道，还需要加测陀螺导线边，以控制方向误差。n(2) 洞内水准测量n每掘进20m50m就应增设一个新水准点。n洞内水准点可以埋设在洞顶、洞底或洞壁上，n但必须稳固和便于观测。n可用洞内导线点标志作为洞内水准点标志，n也可每隔200m500m设置一个较好的专用水准点。n每新埋设一个水准点后，n都应从洞外水准点开始至新点重复往返观测。n重复水准测量还可以监测已建成隧道的沉降情况，n这对在软土中修建的隧道特别重要。 n10.5 竖井联系测量n长大隧道施工中，为增加隧道掘进的工作面，n加快工程进度，通常在其中部开挖竖井。n竖井联系测量将地面控制点坐标、方位角、高程，n
12、通过竖井传递到地下，n以保证新增工作面隧道开挖的正确贯通。n根据地面已有控制点测设竖井的开挖位置，n竖井开挖过程中，其垂直度靠悬挂重锤的铅垂线来控制 ，n开挖深度可用长钢尺丈量。n竖井开挖到设计深度，n并根据概略掘进的中线方向向左右两翼掘进约10m后，n就应通过竖井联系测量n将地面控制点的坐标、方位角、高程n精确地传递到井下，为隧道施工测量提供依据。 方向法一井定向用陀螺经纬仪传递方位角高程传递n10.6 桥位控制测量n桥梁按其轴线长度分为四类n特大(500m)，大(100m500m)，n中(30m100m)，小(30m)，n平面形状可分为直线桥和曲线桥两种，n按结构形式简支梁桥、连续梁桥、n
13、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。n桥梁施工测量的方法及精度要求随桥梁轴线长度而定，n内容有平面控制测量、高程控制测量、n墩台定位和墩台基础及其顶部放样等。n(1) 桥位平面控制测量n在桥址两岸的路线中线上埋设控制桩。n两岸控制桩的连线称为桥轴线，n两控制桩之间的水平距离，称为桥轴线长度。n桥位平面控制可以采用三角测量、边角测量n或GPS测量的方法建立，n常用桥位控制网的图形为双三角形n大地四边形和双大地四边形。网形要求如下： n 桥轴线与基线一端连接，成为三角网的一条边，n桥轴线与基线交角尽量近于垂直，n基线长度一般不小于桥轴线长度的0.7倍；n 三角网的传距角应尽量接近60，n一般不宜小于30，困难
14、情况下应不小于25；n 三角点应选在不被水掩、不受施工干扰的地方。 桥位控制网图形双三角形 与大地四边形桥位控制网图形双大地四边形 n(2) 高程控制测量n采用水准测量的方法建立。n水准点应埋设在桥址附近安全稳固、便于观测的位置，n桥址两岸至少应各设一个水准点；n引桥较长时，应适当增设。n对于地质条件较差或易受破坏的地段，n应加设辅助水准点或明、暗标志。n桥位水准点应与路线水准点联测，n必要时应与桥位附近其它单位的水准点或工程设施联测 。n水准点的高程一般采用国家水准点高程，n如相距太远，联测有困难时，n可引用桥位附近其它单位的水准点，亦可使用假定高程 n桥梁施工要求在河流两岸建立统一的高程系
15、统，n需要进行跨河水准测量。n如在桥位上、下游不远处，n国家测绘部门或其它单位进行过跨河水准测量n观测方法和成果精度符合要求的则可利用，n否则需要自行测量。 n跨河水准测量的地点n应尽量选择在桥渡附近河宽最窄处，n两岸测站点和立尺点可布成对称图形。n图中1，2为测站点，A，B为立尺点，n要求1与2，1与2距离尽量相等，并使1，2大于10m，n观测时，视线距水面的高度宜大于3m。n跨河水准测量视线较长，n读数困难，在水准尺上n安装一块可以沿尺上下移动的觇板n觇板用铝或金属或有机玻璃制造，n背面设有夹具，n可沿水准标尺面滑动，n并能用固定螺丝控制，n将觇板固定于标尺任一位置；n觇板中央开一小窗，n
16、小窗中央安一水平指标线。n由观测者指挥立尺员n上下移动觇板，n使觇板上的水平指标线落n在水准仪十字丝横丝上，n立尺员在水准尺上读取标尺读数。 n10.7 桥墩的测设n桥墩测设应进行两次。n水中桥墩基础(墩底)采用浮运法施工时，n目标处于浮动中的不稳定状态，n其上无法安置测量仪器，n因此墩底测设一般采用方向交会法；n在已经稳固的墩台基础上定位时，n可以采用直接法、方向交会法或极坐标法。 n(1) 直接法n适用于直线桥梁的墩台测设。n将全站仪或测距仪安置在桥轴线控制点A上，n在AB连线上分别用正倒镜分中法测设出nA点距墩台中心P1，P2，P3的水平距离；n全站仪搬至对岸的B点，n在连线上分别采用正倒镜分中法n测设出B点距墩台中心P1，P2，P3的水平距离；n两次测设的墩台中心位置误差应小于2cm。n(2) 方向交会法n在C，A，D三点各安置1台经纬仪，nA照准B，定出桥轴线方向nC，D两台经
